專利名稱：煤水混合物及其制備方法
本申請(qǐng)是我的于1994年5月13日提出的系列號(hào)為08/242、422的待審查專利申請(qǐng)的部分延續(xù)，該專利申請(qǐng)標(biāo)題為“煤水混合物及其制備方法”，該申請(qǐng)?jiān)诖肆袨閰⒖嘉墨I(xiàn)。
本發(fā)明涉及煤水混合物及其制備方法，具體說(shuō)，涉及穩(wěn)定性添加劑和分散劑的制備方法。所述添加劑和分散劑有助于使懸浮液穩(wěn)定、抗沉淀。
美國(guó)專利號(hào)4,502,868公開(kāi)了可由作分散劑腐殖磺酸鹽的煤水漿。美國(guó)專利號(hào)4,465,495公開(kāi)了一種以雙峰顆粒分布的煤顆粒為基礎(chǔ)的涂層粒度的配方。
本發(fā)明第一個(gè)目的是提供一種穩(wěn)定性好和抗沉淀的煤水混合物。
本發(fā)明另一個(gè)目的是提供一種生產(chǎn)煤水混合物的方法，該方法是通過(guò)使用天然穩(wěn)定劑和分散劑來(lái)廉價(jià)地生產(chǎn)煤水混合物。
本發(fā)明另一個(gè)目的是提供一種適合于用作煤水混合物的穩(wěn)定劑的有機(jī)金屬配合物的配備方法。該配合物可以從用來(lái)生產(chǎn)煤水混合物的煤中萃取得到。
本發(fā)明另外一個(gè)目的是提供一種在煤水混合物中使用與鄰位取代酚形成的有機(jī)鐵配合物作為穩(wěn)定劑的方法。
本發(fā)明提供一種用穩(wěn)定劑和分散劑配制成的穩(wěn)定的煤水懸浮液。此外，本發(fā)明的方法特征在于將煤磨成粉末(所述粉末具有雙峰粒度分布)后，加入弱無(wú)機(jī)酸，以從煤中萃取出穩(wěn)定添加劑，接著，在其中加入分散劑。
本發(fā)明涉及一種粘度不大于1.0Pa.sec的煤水混合物。本發(fā)明的混合物的固體燃料含量(煤含量)的變化取決于所用的煤類型及其灰含量，但一般為40％(重)約70％(重)，優(yōu)選60％(重)-70％(重)。
就所用的煤類型而言，優(yōu)選的是含灰量少的富煤，因?yàn)榛曳輹?huì)使粘度增加。該方法也很適合于低等級(jí)變質(zhì)煤。
為了阻滯形成煤顆粒團(tuán)聚和降低懸浮液的粘度，可以使用表面活性劑。該表面活性劑吸附在煤顆粒表面，起分散劑作用，促使形成電荷排斥，該電荷排斥會(huì)削弱煤粒之間的相互作用力。所希望的是使煤粒潤(rùn)濕和懸浮，其次是使粘度減少。
從這一觀點(diǎn)看，業(yè)已證實(shí)腐殖磺酸鹽是特別有效和經(jīng)濟(jì)的。腐殖酸是弱酸，其富集于低等級(jí)煤中，因此是比較廉價(jià)而且容易獲得的。這些鹽是天然表面活性劑物質(zhì)，可通過(guò)磺化來(lái)提高其強(qiáng)度。雖然有不同的歷程來(lái)完成該反應(yīng)，但為了起有效分散的作用，必須在合適的位置斷開(kāi)鍵和重新形成鍵，這最好通過(guò)下列物化反應(yīng)來(lái)完成
在本發(fā)明的方法中，將褐煤研磨成粉末，然后將其與無(wú)水NaOH和無(wú)水Na2SO3，按近似于下列的比例一起加入煤63％-72％NaOH7％-17％Na2SO415％-25％上述褐煤具有高腐殖酸含量。
然后，將上述物質(zhì)放在高能振動(dòng)式磨機(jī)中，接著，用混料機(jī)進(jìn)一步研磨和壓縮該物質(zhì)產(chǎn)生細(xì)粉。在研磨期間，磨機(jī)內(nèi)的溫度升高，并促進(jìn)反應(yīng)。
當(dāng)然，所需的速度和時(shí)間范圍取決于所用的混料機(jī)的類型。通過(guò)對(duì)最初的混合物使用具有較大動(dòng)力的振動(dòng)式混料機(jī)，有可能增加腐殖磺酸鹽大分子結(jié)構(gòu)的磺基基團(tuán)的數(shù)目(因此增加活性面積)。
為了萃取上述腐殖磺酸鹽，應(yīng)加入蒸餾水，并在混合的同時(shí)，將生成的混合物加熱。結(jié)果是腐殖酸溶于水中。因此，為了除去不需要的沉淀物，應(yīng)進(jìn)行離心操作。在該操作中，離心速度越高，產(chǎn)生的溶液越純清。腐殖酸溶液的濃度的理想范圍為約6％-10％。
所用的分散劑的量通常不大于混合物中煤量的1％，一般以稍低于1％數(shù)值計(jì)算。舉例來(lái)說(shuō)，6ml濃度為6％-10％的分散劑溶液約有0.6％的分散劑。因此，對(duì)于65％煤含量而言，每65克煤需要約6ml腐殖酸溶液。
雖然，該分散劑可形成具有良好分散性的混合物(該混合物具有比較低的粘度和高堆積密度)，但超過(guò)延續(xù)時(shí)期，懸浮液是不抗沉淀的。優(yōu)良的儲(chǔ)藏性和輸送性可通過(guò)添加輔助添加劑(一種穩(wěn)定劑)來(lái)實(shí)現(xiàn)，該添加劑可以通過(guò)促進(jìn)煤粒之間凝聚，使具有良好分散性的漿液稠化。
低等級(jí)的變質(zhì)煤尤其含有天然穩(wěn)定劑，該穩(wěn)定劑由有機(jī)-無(wú)機(jī)配合物組成，具體地說(shuō)是由鄰位取代酚形成的鐵配合物。該鐵配合物通過(guò)使煤顆粒表面的負(fù)電荷減少來(lái)影響懸浮液。電荷的減少導(dǎo)致煤粒之間排斥力的減少，因而導(dǎo)致形成凝聚的結(jié)構(gòu)。重要的是盡可能精確地控制穩(wěn)定劑的數(shù)量，以達(dá)到最佳效果，因?yàn)榉€(wěn)定劑太少，結(jié)果是弱凝聚和部分沉淀，而穩(wěn)定劑太多則會(huì)增加粘度。
在有弱無(wú)機(jī)酸的情況下，通過(guò)用蒸餾水處理粉末，可萃取穩(wěn)定劑。無(wú)機(jī)酸可以選自HNO3、HCl和H2SO4，HNO3特別有效。在選擇酸的濃度時(shí)候，應(yīng)加倍小心，因?yàn)樵黾訚舛葧?huì)導(dǎo)致萃取化合物的其它基團(tuán)。該方法通常要求的比例約是每3克煤用1ml酸/蒸餾水，其中，在煤濃度為60％-65％情況下，酸的濃度范圍為0.03％-0.07％，優(yōu)選0.034％-0.037％。
現(xiàn)通過(guò)下列實(shí)施例對(duì)本發(fā)明作更詳細(xì)說(shuō)明。
實(shí)施例1分散劑可用下列方法得到將褐煤研磨成細(xì)粉，并與NaOH粉末和Na2SO3粉末按下列比混合褐煤粉末68％(重)NaOH粉末12％(重)Na2SO3粉末20％(重)然后，將三種粉末一起放在高能振動(dòng)式混合機(jī)(W≥1900；持續(xù)時(shí)間為5分鐘)中，以研磨和壓縮該物料，留下粒度小于0.05mm的粉末。接著，加蒸餾水并加熱至25℃，以溶解腐殖酸。然后，以12000-15000rpm的旋轉(zhuǎn)速度，離心分離，除去不需要的沉淀物，得到純清的腐殖磺酸鹽溶液。
實(shí)施例2采用具有下列組成(重％)的煤來(lái)生產(chǎn)65％煤懸浮液。
水分 4.0灰分 2.4-5.8揮發(fā)分34-40碳66氫4.6i)將65克煤粉與21ml HNO3(0.1N)，以300rpm混合5分鐘。
ii)然后將其加到6ml分散劑和8ml蒸餾水中，然后以1500rpm混合30分鐘。該懸浮液具有下列特征煤65％分散劑0.76％穩(wěn)定劑0.065％水余額PH7粘度0.46Pa.sec
權(quán)利要求
1.一種含水、懸浮在其中的煤粉和由腐殖酸衍生物組成的分散劑的煤水混合物， 其中所述的煤水混合物還含有由鄰位取代酚形成的有機(jī)鐵配合物組成的穩(wěn)定劑。
2.如權(quán)利要求1定義的煤水混合物，其中所述的煤水混合物的粘度為不大于1.0Pa．sec，煤含量為40％(重)-70％(重)，并且其中所述的煤粉具有雙峰粘度分布。
3.如權(quán)利要求2定義的煤水混合物，其中所述的煤水混合物的煤含量為60％(重)-70％(重)。
4.一種煤水混合物的制備方法，包括下列步驟將低等級(jí)變質(zhì)煤研磨成煤粉；將酸濃度為0.03％-0.07％的無(wú)機(jī)酸加到所述的煤粉中，結(jié)果由鄰位取代酚形成有機(jī)鐵配合物；和將從煤得到的腐殖酸衍生物作為分散劑加入其中。
5.一種如權(quán)利要求4定義的煤水混合物的制備方法，其中所述的無(wú)機(jī)酸選自HNO3、HCl和H2SO4。
6.一種用作煤水混合物穩(wěn)定性添加劑的有機(jī)金屬配合物的制備方法，包括如下步驟制備煤粉，和將酸濃度為0.03％-0.07％的無(wú)機(jī)酸加到所述的煤粉中。
7.一種在煤水混合物中使用由鄰位取代酚形成的有機(jī)鐵配合物作為穩(wěn)定添加劑的方法。
全文摘要
本發(fā)明公開(kāi)了一種能用天然穩(wěn)定劑和分散劑廉價(jià)生產(chǎn)的煤水混合物。在將煤研磨成粉末后，加入弱無(wú)機(jī)酸，以從煤中萃取穩(wěn)定性添加劑。然后，加入含腐殖酸衍生物的分散劑，以產(chǎn)生煤水混合物。有效的穩(wěn)定性添加劑是由鄰位取代酚形成的有機(jī)鐵配合物，為了萃取這些特殊的配合物，加到煤粉中的無(wú)機(jī)酸應(yīng)具有0.03％-0.07％的酸濃度。
文檔編號(hào)C10L1/32GK1148082SQ95119968
公開(kāi)日1997年4月23日 申請(qǐng)日期1995年10月16日 優(yōu)先權(quán)日1995年10月16日
發(fā)明者池田英司 申請(qǐng)人:池田英司